路基路面课程设计(共21页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 路基路面课程设计目录专心-专注-专业1章 重力式挡土墙设计1.1重力式路堤墙设计资料1.1.1墙身构造墙高5m，墙背仰斜坡度：1：0.25（14），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如图1.1示；1.1.2土质情况墙背填土容重=18kN/m3，内摩擦角；填土与墙背间的摩擦角16；地基为石灰岩地基，容许承载力480kPa，基地摩擦系数；1.1.3墙身材料：5号砂浆，30号片石，砌体容重=22kN/m3， 砌体容许压应力610kPa，容许剪应力110kPa，容许压应力。图1. 1初始拟采用挡土墙尺寸图1.2破裂棱体位置确定1.2.1破裂角（）的计算假设破裂面交于荷载

2、范围内，则有：， 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：故1.2.2验算破裂面是否交于荷载范围内破裂面至墙踵:荷载内缘至墙踵: 荷载外缘至墙踵: 因为4.755.2510.25,假设满足要求。1. 3荷载当量土柱高度计算墙高5米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度：，即当量土柱高度为0.903m。1.4土压力计算1.4.1土压力大小计算 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式： 1.4.2土压力作用点位置计算1.5稳定性验算1.5.1墙体重量及其作用点位置计算挡墙按单位长度计算，为方便计算从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分，上部分为四边形，

3、下部分为三角形： 1.5.2抗滑稳定性验算，取挡土墙宽B=2m，验算公式：即：所以抗滑稳定性满足。1.5.3抗倾覆稳定性验算验算公式：其中， 所以倾覆稳定性满足。1.6基地应力和合力偏心矩验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。1.6.1基础地面压应力和偏心距1）轴心荷载作用时： 所以=267.5(21)=133.7kPa=480kPa故基础地面压应力满足要求。合力偏心距2）偏心荷载作用时作用于基底的合力偏心距 则:故偏心距与基础地面压应力均满足要求。1.6.2地基承载力验算1）轴心荷载作用时，=133.

4、7480=2）当偏心荷载作用时， 故地基承载力抗力值符合要求。1.7 墙身截面强度计算1.7.1强度计算要求： 其中：=0.569,为轴向力偏心影响系数，按每延米长计算； =0.951.2220+1.42.49=254.1kN=0.6926102.31=364.4KN 所以 ,故强度满足要求。1.7.2稳定计算 要求： 其中： = =0.9770.5692610=293.57KN，故稳定性满足要求。1.7.3正截面直接受剪验算要求： 其中=71.16KN，=21102.31+0.42207.58=207.59kN即20.6（0.01 mm）,不满足弯沉值要求；H( 4 )= 20 cm时， 实

5、际弯沉值LS= 19 (0.01mm) ）60cm(最大冰冻深度60cm)，满足防冻层厚度检验。2.8沥青路面结构图沥青路面结构图见图2.1。图2. 1沥青路面结构图第3章 水泥混凝土路面设计此进行最常见的普通水泥混凝土路面设计。3.1 交通量分析3.1.1标准轴载与轴载换算我国公路水泥混凝土路面设计规范以汽车轴重为100kN的单轴荷载作为设计标准轴载，表示为BZZ100。凡前、后轴载大于40KN（单轴）的轴数均应换算成标准轴数，换算公式为：式中： 100KN的单轴双轮组标准轴数的通行次数； 各类轴轮型；级轴载的总重（KN）； 轴型和轴载级位数； 各类轴轮型级轴载的通行次数； 轴轮型系数。 表

6、3. 1轴载换算结果车型（KN）（次/日）东风EQ140前轴23.70569.13625后轴69.201.06251.73解放CA10B前轴19.40620.29800后轴60.851.08000.28黄河JN150前轴49.00416.464001.84后轴101.601.0400515.66长征XD250前轴37.80465.62300后轴2*72.600.003001.13依士姿TD50前轴42.20444.0914850.67后轴90.001.001485275.17菲压特650E前轴33.00493.62245后轴72.001.02451.28太脱拉138前轴51.40407.984

7、70.46后轴2*80.000.00470.84N799.08则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数:式中： 标准轴载累计当量作用次数； t 设计基准年限，取t=30年； 交通量年平均增长率，由材料知， =0.07； 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，如下表3.2，此处取=0.20。表3. 2混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.170.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.340.390.540.62行车道宽7m所以，次。其中，计算过程如下：，求得。3.2 初拟路面结构因为交通量100104551.011042000104次，故交通属于重交

8、通。由以上可知相应于安全等级为二级的变异水平等级为低级，根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等级，查规范知：初拟普通混凝土面层厚为h=220mm；考虑到区为东南湿热区，雨量较多，故基层选用沥青稳定碎石排水基层，厚为；垫层为200mm的水泥稳定粒料。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m；长为5m。3.3 确定材料参数取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为，相应弯拉弹性模量标准值为；路基回弹模量为36Mpa；沥青稳定碎石基层回弹模量去；水泥稳定粒料垫层回弹模量取。基层顶面当量的回弹模量值计算如下：= =0.275m =4.16 普通混凝土面层的相对刚度半径为：3.4 计算荷载疲劳应力根据一级公路、重

9、交通，由路基路面工程查得初拟普通混凝土面层厚度为0.25m。由下列公式求得： ， ，式中 ： 混凝土板的相对刚度半径（m）；H 混凝土板的厚度（m）； 水泥混凝土的弯沉弹性模量（Mpa）； 标准轴载Ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（Mpa）； 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设杆拉的平缝， =0.87 0.92，纵缝为不设杆拉的平缝或自由边界=1.0，纵缝为设杆拉的企口缝，=0.76 0.84； 考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响综合系数，按公路等级查下表3.3，此处取=1.25； 标准轴载在四边自由板的临界荷载处产生的荷载应力（MPa）。 表3. 3综合系数公路等级高速公路一级公路

10、二级公路三、四级公路1.301.251.201.10则：= ，荷载疲劳应力为：。3.5 计算温度疲劳应力由路基路面工程知，区最大温度梯度取88/m。板长5m，已知混凝土板厚0.25m，。则最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力： 式中： 混凝土的温度线膨胀系数，取； 最大温度梯度，Tg=88c/m； 综合温度翘区应力和内应力的温度应力系数； 最大温度梯度时土板的温度翘取应力（Mpa）。 =温度疲劳系数 ，式中a，b和c为回归系数，按所在地区公路自然区划查下表 3.4。表3. 4回归系数a，b和c系数公路自然区a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.

11、0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270取a=0.841，b=0.058，c=1.323，则：=温度疲劳应力： 因为一级公路的安全等级为二级，相应于二级的安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为90。再根据查得的目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数。，故满足要求。3.6防冻厚度检验和接缝设计3.6.1防冻厚度检验由公路水泥混凝土路面设计规范知，路面防冻厚度为0.5m，而设计路面总厚度为0.52m，由于0.50.52，故满足设计要求。3.6.2接缝设计为避免由温度产生的应力破坏，所以，在混凝土板中设置横缝与纵缝，这段路为重交通，缝中

12、设拉杆，拉杆长0.5m，直径22mm，每隔40cm设置一个。取a=0.841，b=0.058，c=1.323。1) 横向胀缝缝隙宽20mm，缝隙上部5cm深度内浇填缝料拉杆的半段固定在混凝土内，另一半涂以沥青，套上长约10cm的塑料套筒，筒底与杆端之间留有3cm空隙，用木屑与弹性材料填充。2) 横向缩缝缩缝采用假缝，缝隙宽5mm，深度为5cm.3) 施工缝施工缝采用平头缝或企口缝的构造形式，缝上深3cm，宽为5mm的沟槽，内浇填缝料。4) 横缝的布置缩缝间距一般为5m，混凝土路面设置胀缝。5) 纵缝的设置在平行于混凝土路面行车方向设置纵缝，缝间距3.75cm，设置为假缝带拉杆形式，缝的上部留有

13、5cm的缝隙，内浇注填缝料，缝与横缝一般做成垂直正交，使混凝土具有90的角隅。3.7混凝土路面结构结构图混凝土路面结构图见图3.1。图3. 1混凝土路面结构图参考文献1邓学钧 ：路基路面工程(第二版).人民交通出版社，20052中华人民共和国行业标准：公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006).北京：人民交通出版社20063中华人民共和国行业标准：公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002).北京：人民交通出版社20024 中华人民共和国行业标准：公路工程技术标准(JTGB012003)5公路路基设计手册附录A HPDS计算沥青混凝土路面结果 新建路面结构厚度计算 公 路 等

14、级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 20.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层位 结构层 材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 5 1991 2680 1.2 2 中粒式沥青混凝土 7 1425 2175 1 3 粗粒式沥青混凝土 8 978 1320 .8 4 水泥稳定碎石 ? 3188 3188 .6 5 石灰粉煤灰土 30 750 750 .25 6 土基 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 :

15、 LD= 20.8 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 21.6 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 19 (0.01mm) H( 4 )= 16.5 cm(仅考虑弯沉)； 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 16.5 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 16.5 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 16.5 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 16.5 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 16.5 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 16.5 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 16.5 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 60 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .